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[摘要]本文介绍一款适合我国国情的专利产品。它是以DVB—ASI接口的MPEG－2解码器与编码器复式组合应用的多功能工程专用机。广泛应用于DVB－C、DVB—S和数字电视地面广播新国标的前端发送平台，以及以SDH为远程传送的传输平台，并为AVS第二代信源编码国标的普及预留了充分的应用空间。它的主要特点是技术指标高，应用灵活，系统简化，经济适用，交为投资捉襟见肘的广电数字电视基本建设提供一条高效率、低成本的可行方案
[关键词]解码器 编码器 串行化器 ASI 多接口适配
在数字电视的前端系统中，无论是有线电视接入网还是无线地面广播的前端系统，甚至全国付费电视集成运营的前端平台上，从信源一方看，都需要根据业务运营需求，依据信源编码标准对来自不同方向上的频道节目进行内容整合，以适合本地化运营需要。实际上，需要有多少个业务服务频道，就将有多少套编码／解码器，甚至更多，才能达到极大丰富节目内容，为用户提供更大的选择性，以满足层次化需求的个性化服务，因此现阶段采用MPEG-2解码器／编码器就成为普遍需要。
本文旨在推荐一种实用新型的国家专利产品，它能以一种规范化的数字电视产品设计，通过一种基础主板，将有线／无线前端平台上不同功能的解码器及编码器，统一在数字电视工程应用最常用的ASI接口规格上，使厂家方便地生产满足多种需求环境和多种系统功能的复式组合工程专用机，使用家以一种设备灵活地解决有线／无线前端平台和传输平台上多种传输的需求。它具备的数字化TS流(TransportStream，传输流)实时监视监看的创新性，无论国内外均无同类产品。虽然DVB MPEG-2编码器与解码器的相关产品很常见，但将编码器与解码器组合起来成为复式应用的多模式结构却非常独特。该产品在数字电视传输、频道集成与内容整合中将获得广泛的应用。
技术产生背景
随着整体转换全面展开，我国2700个市地同时出现大批本地接入网的前端集成和发送平台，它们都需要利用DVB解码器和编码器，将来自不同方向、不同传输路径的节目源(不同节目频道)，整合到一个地区的数字电视集中服务平台上，并不断增加频道数量。国家广电总局的“十一五规划”已经明确，2008年奥运会之前，城市与地区的数字电视节目频道数量可达300套之多。各地电视台生产的付费电视专业频道，都将传送到全国付费电视集成运营平台，经集成商代理整包节目产品，再传送到各地接入网前端，才能开展本地化付费电视运营。对数字电视集成商和运营商而言，DVB的编码器／解码器就成为一种必备的数字电视内容整合装备。但是，现在这些DVB编码器／解码器大多来自国外，若以每一个DVB—C的前端平台(包括集成平台和本地接入网前端平台)拥有300套节目的基数初步测算，仅此一项，DVB编码器／解码器在国内市场容量就可达到3160亿元人民币。这还不包括全国5万多互联网站的多媒体视频应用，以及全国1700座无线广播发射台建立的符合地面国标的传送前端。如果上述三个方面都能采用此项专利技术，不仅可以增加我国的GDP总量，还能节省投资800亿元以上。
我国有线数字电视采用欧洲DVB-C标准，它的地区性节目主要来自两个方面：一是经卫星远距离传输的数字电视信号，二是经SDH(Synchronous Digital Hierarchy)同步数字传输系统长途传送的数字电视信号。
在具体应用中，卫星传输采用的是欧洲DVB-S标准，当要把1路数字电视节目经复用，整合到某地区的集中服务平台时，将出现三种情况：由卫星传输而来的节目需要1部DVB—S卫星接收机，对预定节目接收后再编码复用：由有线传输而来的需要1部DVB-C的机顶盒，解码出预定节目后再编码复用：由长途光纤SDH同步数字传输体系远程传输的信息，需要通过1部DS-3适配器提供44．736Mbps带宽的ASI(AnsynchronicSeriesInterface)异步串行接口，再利用解码器对其中某个视频内容进行解析。
以上三种情况在前端平台上都是通过ASI接口实现接入网络传输，但是通常卫星接收机和机顶盒的解码器只能提供A／V输出，而SDH也不能提供视频内容的显示和监视方式，如果要实现节目内容的重新组合，以及播控监视的实时显示，国内一般的应用都是在集成平台上增加MPEG-2编码器，从ASI接口进入数据复用器后再整合利用，这就出现了新问题：
1、每一个路(频道)都需要增加一次独立的编码过程，一方面劣化了视频图像质量；另一方面也提高了建设成本，每增加一路(套)编码器，约增加6万元成本，系统造价至少提高21％。
2、在以往的TS解码器应用中，无论卫星传输接收机还是有线传输机顶盒，一般都没有ASI异步串行接口，只能提供音频／视频的A／V接口，而在本地网络传输应用中的数据多路复用则必须使用ASI接口，才能保证准确传输。为此，国内外的一些知名厂商相继开发出具有ASI接口的卫星接收机，但它们的设计都是针对单一节目接收的应用，不能利用SI／PSI的数字电视业务信息和内容信息统一分配和组成平台上MPTS的传输流组合，也不能利用内置的编码功能，灵活进行平台上的内容整合，某些国外知名品牌产品虽有此功能，但外围附属功能过于复杂，造价也过高(约8000欧元左右)，而此种方案只需1万元左右人民币。
3、目前，国内外的卫星接收机虽有工程应用的样例，但DVB-C机顶盒则不然，它完全是一种家用机，既不支持7×24连续工作，又不能支持工程应用的数据操作，更不必提供工程应用的ASI接口。因此，它不能胜任工程使用的解码任务，尽管其应用也很多，但只能是一种临时代用品，因为目前国内外尚无工程应用的ASI输入接口型DVB—C解码器。
4、在前端平台上，目前国内还停留在人工监视节目内容的习惯上，主要由DVB—C机顶盒代用提供A／V视频输出，或进人多画面分割器集中在大屏幕上监看，或直接接入监视器监看，这就必须在前端复用器输出端将TS流由QAM数字调器调制到相应的RF射频频率上，才能以RF输入机顶盒监看到预定频道的节目。采用QAM调制时，增加了系统成本，而且机顶盒毕竟是民用品，根本不适合工程应用。产生这种不正常现象的原因是，欧洲在开发DVB系统时，对系统监测与监视工作状态的管理功能，是根据系统工作状态的数据显示和参数管理，并不需要直接通过视频监看实现监管，而我国的国情则不然，传统的模拟实时人工监看管理模式保持着强大的惯性，从工作人员到技术管理人员都还没能实现从肉眼直观管理转 向数据过程管理的思维转变。另一方面，中国国情需要“政绩工程”，项目的领导者和决策者需要通过肉眼直观判断项目成果，却不能通过技术数据的评估分析内容的播出状态，因而，自上而下广泛需要直观表达节目内容的状态显示，所以，中国式“电视墙”的显示思维依然雄居实时监测的主导地位。
5、在前端系统监测监视的总体设计上，国外基本都是通过监控与测试的统一，将系统处理的集中显示和整体监控实现于过程管理，这样的设计思想虽然先进，但造价偏高(1台／套中型系统设备需要100万美元以上)，即使是财力雄厚的中央电视台，其显示监控部分也没有选用这种类型的集中设备。目前国内的监视系统大都通过增加调制设备，以机顶盒代用解码器，不仅增加了运行成本，还易造成错误显示(民晶的不稳定性极易造成长期工作的错误显示)。
系统结构与工作原理
该产品的多模式逻辑构造如图1所示，它的主要结构是以MPEG—2解码器(Decoder)为主体，辅以编码器(Encoder)和ASI串行化器(Serializer)，构成ASI串行传输所需要的适配接口。MPEG—2解码器的主芯片采用美国Conexant公司生产的CX24146，芯片内部集成了一颗32位ARM920内核CPU，处理工作频率为200MHz，其内部整合了MP@MLMPEG—2视频解码器、数字音频解码器、解扰模块和OSD处理模块等，它能配合管理与控制软件组成接收解调与解码的系统管理，并动态管理解码器的解码缓冲存储器，从而保证了产品高可靠的质量和性能。MPEG—2编码器是NEC开发的μPD61051，为了达到ITU-R．656所规定的视频标准，其外围辅以视频处理芯片SAA7114，音频信号经UDAl361TS的脉码调制处理成为PCM数字音频信号。
它的接口方式分为输入与输出两类，输入接口由GS9074、GS9090、XC3S100E等组成1组3个芯片的串行输入器，其中加拿大Gennum公司的GS9074兼有阻抗适配和分配串行电平的功能，以提供输入环口，使诸多串行化器一并组成多路合成的大屏幕集中显示，以等同的高性能和高质量省略了通常需要采用的ASI信号电平分配器，有效地降低了系统成本。而且，Xilinx公司的XC3S100E是一款可编程逻辑阵列，现市场价格已在2美元以下，因而这一组芯片的价格低廉，扩展空间大，效果却远高于其他串行输入器。
ASI输出接口以GS9092芯片独立完成，可同时提供单支节目传输流(SPTS)和多支复用节目的传输流(MPTS)应用，在条件接收系统(CAS)中，可根据需求有选择地接人条件接收功能模块(CAM)，使系统能够根据系统需求配置智能卡(SmartCard，SC)，以其授权的密钥对CAS应用系统及主芯片解密和解扰，或实现通透传输的系统应用。
系统总体结构框图如图2所示，工作原理为：将卫星远端传输的地面信号，经卫星地球站接收天线高频头进行频率调制，由射频(RF)输入数字调制信号通过调谐器(Tuner)变频解调，输出多路复用流(MPTS)，再由CPU控制的解码解复用芯片CX24146，在双面内存(SDAM)和高速闪存(FLASH)的配合下，对单一频道的节目提供更高缓冲宽容度的MPEG-2解码。对于加密传送的节目，需根据CAS系统的标准接口，插入CAM模块，以便经过SC卡的授权解密，成为标准的音频／视频分别输出，一端直接输出至监视使用的Monitor接口进行监测与监看，不但照顾了现有的模拟体系。也为其提供了过渡性应用的接口，另一端的视频分量输出，经SAA7114芯片编码，成为符合CCIR．656标准的数字分量信号，音频经UDA1361TS进行PCM调制为数字音频信号后输出，再由编码主芯片μ PD61051编码和复用成为MPEG—2的复用传输流，为了保证系统目标解码(System TargetDecoder，STD)的解码精确度，其以27MHz的统一系统时钟(SingleSystemTime Clock SSTC)，通过外围器件的锁相环(Phase LockedLoop，PLL)确保STD解码和ASI传输的时间同步，最后经由串行化器GS9092完成SPTS的ASI串口输出，以实现对本地接入网的直接输入复用应用。
它的电源部分设计为开关电源(SMPS)子系统，能够保证对整机7×24小时的不间断稳定供电，除了在1U的机箱内采用自然通风的散热风道外，为防止长期工作的热累积破坏稳定性，还增设机箱对外的强制通风。SMPS将输入的90～265V，47～63Hz的AC电网电流，经输入滤波器和前置整流器的处理，辅以大容量电容器稳定纹波电压，再经过反激变换器和隔离变压器的平衡和隔离作用，在输出校正器和输出滤波器的再次稳定作用下，保证SMPS分别对各功能模块提供DC3．3／5／12／2iV电流，并对ASI串行器提供DC3．3／5V的不间断稳定供电。
各种模式的系统应用原理
1、模式一(HST—1001B)
模式一的应用型号为HST—1001B，主要应用于DVB—C的前端系统。实质上，模式一就是一个工程应用的具有ASI输出接口的卫星综合解码接收机(Integrated ReceiverDecoder，IRD)，详见图3。对卫星传送的节目，以往每一个频道需要一个卫星接收机，再经MPEG-2编码器编码后对ASI接口的数据传输复用器输入，经复用的多路多套节目再由64QAM数据调制器调制到线路传输所需的频率范围内，最后送人HFC地区接入网。采用本专利技术，只需每个频道使用1部HST-1001B即可，无需再编码。对条件接收系统(CAS)的授权管理，可分为付费应用和开路应用两种情况适当选择，因而，模式一能够广泛应用于有／无线前端平台的信源接收及内容整合。
它还可以通过预置的应用小程序，对TS流中的节目特定信息(Program Specific Information，PSI)选取所需的一套节目或是一组节目，直接进入下一级的再复用传输。当需要从复用的传输流节目中选取某一路进行本地接入网服务时，使用SPTS输出接口：当复用的传输流多路节目同时都需进入本地接入网服务时，可使用MPTS输出接口，将多路节目流同时再复用到接入网络中，以进一步降低成本和提高传输质量。另外编码器部分还可提供A／V输入接口，以便实现更为灵活的内容整合应用，在独立应用编码器和解码器时，可通过CX24146内置的CPU，根据人机对话的状态设置，将解码输出的 Audio／S-Video复接端口关闭，以形成互不干扰的独立编码器与解码器两部分应用，特别是形成独立应用的MPEG-2编码器，更有利于组成新的TS流节目群。
2、模式：(HST—1002B)
模式二的应用型号为HST—1002B(参考图4)。模式二与模式一的区别仅在于它是应用于通透传输的卫星节目，因而不需要插入CAM解密模块，即为无加密卡的综合卫星接收工程机，其他方面与模式一完全相同，并可以直接用于互联网上P2P视频内容服务，及无线发射前端的信源分配。
3．模式三(HST—1003B)
模式三的应用型号为HST1003B，它在数字电视地面广播新国标的前端系统中所处位置(详见图5)。节目源可来源于有线网络，这样可节省大量工程投入，特别是无需接收天线和天线场地，只要与有线数字电视运营商协调好，作为有线与无线的互补，节目运营的置换，既可十分方便地建立无线数字广播的信源播控平台。还可以利用HST—1003B内置的MPEG-2编码功能，对自编节目进行编码后的复用传输。还可以利用MPTS接口，对整组的节目包进行照传，这样一来有的复用器就可以节省下来。
模式三与模式一的根本区别在于调谐器(Tuner)，模式一针对卫星，使用DVB—S调谐器，而模式三使用DVB-C调谐器，它是对有线数字电视节目进行再整合与再利用的应用模式在有线数字电视传输中，有时也需要对多路复用的MPTS进行整体再复用的内容整合，因此保留MPTS的ASI输出，其他部分的工作原理与模式一相同。
4、模式四(HST-1004B)
模式四的应用型号为HST-1004B(图6)，与前三种模式应用环境根本不同，它为前端平台上ASI串行信号接口提供应用，所以没有调谐器，只提供由GS9074、GS9090与XC3S100E联立组成DVB—ASI输入串行化器(Serializer)。它的GS9074芯片提供输入环口，可复接多套同类设备，从而简化了有些产品必备的ASI分配器，较好地适配了阻抗和电平。模式四用于数字电视长距离传输中的SDH端站解码，及本地节目集成后的地面复用传输。模式四可对端站的TS流实现实时新节目随机插入的内容整合，还可作为独立的解码器与编码器使用，也可以作为监看的解码应用。在SDH长途传输中，采用模式四既能做到监看数字电视的视频内容，又可对本地增加的新节目进行整合的再复用，还可替换不必要的节目，重新组合成新的节目群，以便在下一阶段进行内容传送时，不必将重组的节目回传至上一站，有效节省传输资源。它的编码器功能还可以独立用于其他编码，CX24146内置CPU可以根据所设置的工作状态，隔离编码器与解码器两部分，当作为编码器／解码器分别使用时，既可提供多套节目(MPTS)完整照传，也可提供单一节目(MPTS)的ASI串行输出，提高了应用的灵活性。
模式五(HST—1005B)
模式五的应用型号为HST1005B，它用于数字电视前端平台上的集中监控，实质上是一个ASI输入接口的TS流解码器，详见图7。在国内，以往用于节目播出前端平台的音频／视频内容的实时效果监看，是在传输复用器的输出端复接QAM调制器，经混合器把多组调制器的多支TS流分配到有线传输的64～860MHz频率段上，再以机顶盒调谐到所需监看的频道解码为A／V信号，供给多画面分割器，以大屏幕显示器集中显示播出音频／视频的实时工作状态(如图7中红线范围内的系统设置)。如果监视频道多，所使用的QAM调制器就多，为了保护传输复用器输出信号能够适配各个QAM调制器的输入电平，还需要增加ASI电平分配器，不仅工程繁杂，而且成本也高。如果采用模式五的HST—1005B，再配合多画面分割显示器，就可以在大屏幕上直接显示实时节目的工作状态和内容状态。
6．模式六(HST—1006B)
模式六的应用型号为HST-1006B，与模式五相同，都是为了实时监视TSI流的工作状态和内容状态，所不同的是，模式五是用于数字电视前端平台上的内容和播出进行集中显示监视，模式六是用于SDH传输端站的工作状态和内容状态进行实时集中监视与显示，详见图8。
7、模式七与模式八(HST—1007B，1008B)
2006年3月，我国拥有自主知识产权的第二代信源编码体系AVS中的视频部分(P2)正式成为国家标准，比MPEG-2压缩效率提高2～3倍，专为针对高清晰度数字电视和多媒体视频应用而设计。模式七利用AVS标准的编码芯片组成由卫星传输的数字电视节目信号，可不必经过“DVB overIP”打包，直接进入互联网站以P2P技术广播／组播多媒体视频业务，或以无线的WAP网站，开展手机电视的多媒体业务，但AVS-P2的产业化目前尚未完成，现在只有解码芯片，编码芯片将于2007年下半年提供，而且AVS的音频部分(P3)和系统部分(P1)的标准还未颁布。因此，只要AVS编码芯片产业化完成，既可依据模式七与模式八的方案试验样机。它的工作原理与模式一基本相同，只是编码器部分采用了我国自主知识产权的编码芯片组，大大降低产品及运营成本，获得更大的竞争优势。由于AVS标准具有十分广阔的应用前景，故对AVS编码部分也设置了A／V的模拟输入，以便适应更多的视频应用环境。参照图9。
模式八与模式七的工作原理并无根本区别，只是调谐器有所不同，应用环境也有所不同，模式七应用于卫星传输环境，模式八应用于有线传输环境。模式七采用DVB-S的接收调谐器，内置接收卫星天线，它对经调频头变频后射频中频范围进行调谐，同时解调QPSK数字调制，还原为TS流后，进入CAM解密模块，经SC智能卡解密和模块内节目解扰，最后经解码主芯片完成解码过程，因而模式七是经卫星传输的节目内容对多媒体应用的节目内容整合，目的是把经卫星传输的视频节目在互联网或无线网播出，而模式八的调谐器是DVB-C的接收调谐器，它是对有线网络RF传输的数字电视信号进行调谐接收，通过QAM数字调制，再经CAS条件接收系统加密与加扰，而后是与模式七同样的解码过程，并进行AVS编码。它提供了有线付费电视与IPTV，与NTV之间的节目内容联系，可以为内容供应商开辟新型的商业运营模式。模式七与模式八的IPTV系统应用详见图10。
一旦能够提供AVS编码芯片，这两种模式的生命力将远远大于前六种。而且，这两种应用模式仍然在本技术的专利保护权益之中，并可能出现其他更多的应用模式。
小结
该专利产品在电气结构和工艺制造上，经来自韩国三星和Humax公司技术团队对电路与结构的优化，使它的8种工作模式顺利通过系统检测，验证了在保证数字电视系统传输质量的前提下，既达到简化系统又能够灵活运用，最重要的特点是大为降低了前端系统的造价。倘若以100套频道节目的基本规模测算，如果不包括不可调控因素较大的CAS，前端平台的主要部分：编码、复用、EPG编辑与播发、播出管理及播控显示，选择进口设备时约需622万元，选择国产设备时约需286万元。而采用本技术装备后，为了与国际水平比较，复用器采用进口设备，全系统仅需293万元，比进口全系统降低成本53％，如果复用器采用国产设备时只需要226万元，比其他国产系统造价低21％，但技术指标和和维护便利度却达到国际水平。
由此可以断定，该产品特别有利于投资捉襟见肘的中小型前端平台的建设，它能以最小的投资获取快速的高产回报。
[关键词]解码器 编码器 串行化器 ASI 多接口适配
在数字电视的前端系统中，无论是有线电视接入网还是无线地面广播的前端系统，甚至全国付费电视集成运营的前端平台上，从信源一方看，都需要根据业务运营需求，依据信源编码标准对来自不同方向上的频道节目进行内容整合，以适合本地化运营需要。实际上，需要有多少个业务服务频道，就将有多少套编码／解码器，甚至更多，才能达到极大丰富节目内容，为用户提供更大的选择性，以满足层次化需求的个性化服务，因此现阶段采用MPEG-2解码器／编码器就成为普遍需要。
本文旨在推荐一种实用新型的国家专利产品，它能以一种规范化的数字电视产品设计，通过一种基础主板，将有线／无线前端平台上不同功能的解码器及编码器，统一在数字电视工程应用最常用的ASI接口规格上，使厂家方便地生产满足多种需求环境和多种系统功能的复式组合工程专用机，使用家以一种设备灵活地解决有线／无线前端平台和传输平台上多种传输的需求。它具备的数字化TS流(TransportStream，传输流)实时监视监看的创新性，无论国内外均无同类产品。虽然DVB MPEG-2编码器与解码器的相关产品很常见，但将编码器与解码器组合起来成为复式应用的多模式结构却非常独特。该产品在数字电视传输、频道集成与内容整合中将获得广泛的应用。
技术产生背景
随着整体转换全面展开，我国2700个市地同时出现大批本地接入网的前端集成和发送平台，它们都需要利用DVB解码器和编码器，将来自不同方向、不同传输路径的节目源(不同节目频道)，整合到一个地区的数字电视集中服务平台上，并不断增加频道数量。国家广电总局的“十一五规划”已经明确，2008年奥运会之前，城市与地区的数字电视节目频道数量可达300套之多。各地电视台生产的付费电视专业频道，都将传送到全国付费电视集成运营平台，经集成商代理整包节目产品，再传送到各地接入网前端，才能开展本地化付费电视运营。对数字电视集成商和运营商而言，DVB的编码器／解码器就成为一种必备的数字电视内容整合装备。但是，现在这些DVB编码器／解码器大多来自国外，若以每一个DVB—C的前端平台(包括集成平台和本地接入网前端平台)拥有300套节目的基数初步测算，仅此一项，DVB编码器／解码器在国内市场容量就可达到3160亿元人民币。这还不包括全国5万多互联网站的多媒体视频应用，以及全国1700座无线广播发射台建立的符合地面国标的传送前端。如果上述三个方面都能采用此项专利技术，不仅可以增加我国的GDP总量，还能节省投资800亿元以上。
我国有线数字电视采用欧洲DVB-C标准，它的地区性节目主要来自两个方面：一是经卫星远距离传输的数字电视信号，二是经SDH(Synchronous Digital Hierarchy)同步数字传输系统长途传送的数字电视信号。
在具体应用中，卫星传输采用的是欧洲DVB-S标准，当要把1路数字电视节目经复用，整合到某地区的集中服务平台时，将出现三种情况：由卫星传输而来的节目需要1部DVB—S卫星接收机，对预定节目接收后再编码复用：由有线传输而来的需要1部DVB-C的机顶盒，解码出预定节目后再编码复用：由长途光纤SDH同步数字传输体系远程传输的信息，需要通过1部DS-3适配器提供44．736Mbps带宽的ASI(AnsynchronicSeriesInterface)异步串行接口，再利用解码器对其中某个视频内容进行解析。
以上三种情况在前端平台上都是通过ASI接口实现接入网络传输，但是通常卫星接收机和机顶盒的解码器只能提供A／V输出，而SDH也不能提供视频内容的显示和监视方式，如果要实现节目内容的重新组合，以及播控监视的实时显示，国内一般的应用都是在集成平台上增加MPEG-2编码器，从ASI接口进入数据复用器后再整合利用，这就出现了新问题：
1、每一个路(频道)都需要增加一次独立的编码过程，一方面劣化了视频图像质量；另一方面也提高了建设成本，每增加一路(套)编码器，约增加6万元成本，系统造价至少提高21％。
2、在以往的TS解码器应用中，无论卫星传输接收机还是有线传输机顶盒，一般都没有ASI异步串行接口，只能提供音频／视频的A／V接口，而在本地网络传输应用中的数据多路复用则必须使用ASI接口，才能保证准确传输。为此，国内外的一些知名厂商相继开发出具有ASI接口的卫星接收机，但它们的设计都是针对单一节目接收的应用，不能利用SI／PSI的数字电视业务信息和内容信息统一分配和组成平台上MPTS的传输流组合，也不能利用内置的编码功能，灵活进行平台上的内容整合，某些国外知名品牌产品虽有此功能，但外围附属功能过于复杂，造价也过高(约8000欧元左右)，而此种方案只需1万元左右人民币。
3、目前，国内外的卫星接收机虽有工程应用的样例，但DVB-C机顶盒则不然，它完全是一种家用机，既不支持7×24连续工作，又不能支持工程应用的数据操作，更不必提供工程应用的ASI接口。因此，它不能胜任工程使用的解码任务，尽管其应用也很多，但只能是一种临时代用品，因为目前国内外尚无工程应用的ASI输入接口型DVB—C解码器。
4、在前端平台上，目前国内还停留在人工监视节目内容的习惯上，主要由DVB—C机顶盒代用提供A／V视频输出，或进人多画面分割器集中在大屏幕上监看，或直接接入监视器监看，这就必须在前端复用器输出端将TS流由QAM数字调器调制到相应的RF射频频率上，才能以RF输入机顶盒监看到预定频道的节目。采用QAM调制时，增加了系统成本，而且机顶盒毕竟是民用品，根本不适合工程应用。产生这种不正常现象的原因是，欧洲在开发DVB系统时，对系统监测与监视工作状态的管理功能，是根据系统工作状态的数据显示和参数管理，并不需要直接通过视频监看实现监管，而我国的国情则不然，传统的模拟实时人工监看管理模式保持着强大的惯性，从工作人员到技术管理人员都还没能实现从肉眼直观管理转 向数据过程管理的思维转变。另一方面，中国国情需要“政绩工程”，项目的领导者和决策者需要通过肉眼直观判断项目成果，却不能通过技术数据的评估分析内容的播出状态，因而，自上而下广泛需要直观表达节目内容的状态显示，所以，中国式“电视墙”的显示思维依然雄居实时监测的主导地位。
5、在前端系统监测监视的总体设计上，国外基本都是通过监控与测试的统一，将系统处理的集中显示和整体监控实现于过程管理，这样的设计思想虽然先进，但造价偏高(1台／套中型系统设备需要100万美元以上)，即使是财力雄厚的中央电视台，其显示监控部分也没有选用这种类型的集中设备。目前国内的监视系统大都通过增加调制设备，以机顶盒代用解码器，不仅增加了运行成本，还易造成错误显示(民晶的不稳定性极易造成长期工作的错误显示)。
系统结构与工作原理
该产品的多模式逻辑构造如图1所示，它的主要结构是以MPEG—2解码器(Decoder)为主体，辅以编码器(Encoder)和ASI串行化器(Serializer)，构成ASI串行传输所需要的适配接口。MPEG—2解码器的主芯片采用美国Conexant公司生产的CX24146，芯片内部集成了一颗32位ARM920内核CPU，处理工作频率为200MHz，其内部整合了MP@MLMPEG—2视频解码器、数字音频解码器、解扰模块和OSD处理模块等，它能配合管理与控制软件组成接收解调与解码的系统管理，并动态管理解码器的解码缓冲存储器，从而保证了产品高可靠的质量和性能。MPEG—2编码器是NEC开发的μPD61051，为了达到ITU-R．656所规定的视频标准，其外围辅以视频处理芯片SAA7114，音频信号经UDAl361TS的脉码调制处理成为PCM数字音频信号。
它的接口方式分为输入与输出两类，输入接口由GS9074、GS9090、XC3S100E等组成1组3个芯片的串行输入器，其中加拿大Gennum公司的GS9074兼有阻抗适配和分配串行电平的功能，以提供输入环口，使诸多串行化器一并组成多路合成的大屏幕集中显示，以等同的高性能和高质量省略了通常需要采用的ASI信号电平分配器，有效地降低了系统成本。而且，Xilinx公司的XC3S100E是一款可编程逻辑阵列，现市场价格已在2美元以下，因而这一组芯片的价格低廉，扩展空间大，效果却远高于其他串行输入器。
ASI输出接口以GS9092芯片独立完成，可同时提供单支节目传输流(SPTS)和多支复用节目的传输流(MPTS)应用，在条件接收系统(CAS)中，可根据需求有选择地接人条件接收功能模块(CAM)，使系统能够根据系统需求配置智能卡(SmartCard，SC)，以其授权的密钥对CAS应用系统及主芯片解密和解扰，或实现通透传输的系统应用。
系统总体结构框图如图2所示，工作原理为：将卫星远端传输的地面信号，经卫星地球站接收天线高频头进行频率调制，由射频(RF)输入数字调制信号通过调谐器(Tuner)变频解调，输出多路复用流(MPTS)，再由CPU控制的解码解复用芯片CX24146，在双面内存(SDAM)和高速闪存(FLASH)的配合下，对单一频道的节目提供更高缓冲宽容度的MPEG-2解码。对于加密传送的节目，需根据CAS系统的标准接口，插入CAM模块，以便经过SC卡的授权解密，成为标准的音频／视频分别输出，一端直接输出至监视使用的Monitor接口进行监测与监看，不但照顾了现有的模拟体系。也为其提供了过渡性应用的接口，另一端的视频分量输出，经SAA7114芯片编码，成为符合CCIR．656标准的数字分量信号，音频经UDA1361TS进行PCM调制为数字音频信号后输出，再由编码主芯片μ PD61051编码和复用成为MPEG—2的复用传输流，为了保证系统目标解码(System TargetDecoder，STD)的解码精确度，其以27MHz的统一系统时钟(SingleSystemTime Clock SSTC)，通过外围器件的锁相环(Phase LockedLoop，PLL)确保STD解码和ASI传输的时间同步，最后经由串行化器GS9092完成SPTS的ASI串口输出，以实现对本地接入网的直接输入复用应用。
它的电源部分设计为开关电源(SMPS)子系统，能够保证对整机7×24小时的不间断稳定供电，除了在1U的机箱内采用自然通风的散热风道外，为防止长期工作的热累积破坏稳定性，还增设机箱对外的强制通风。SMPS将输入的90～265V，47～63Hz的AC电网电流，经输入滤波器和前置整流器的处理，辅以大容量电容器稳定纹波电压，再经过反激变换器和隔离变压器的平衡和隔离作用，在输出校正器和输出滤波器的再次稳定作用下，保证SMPS分别对各功能模块提供DC3．3／5／12／2iV电流，并对ASI串行器提供DC3．3／5V的不间断稳定供电。
各种模式的系统应用原理
1、模式一(HST—1001B)
模式一的应用型号为HST—1001B，主要应用于DVB—C的前端系统。实质上，模式一就是一个工程应用的具有ASI输出接口的卫星综合解码接收机(Integrated ReceiverDecoder，IRD)，详见图3。对卫星传送的节目，以往每一个频道需要一个卫星接收机，再经MPEG-2编码器编码后对ASI接口的数据传输复用器输入，经复用的多路多套节目再由64QAM数据调制器调制到线路传输所需的频率范围内，最后送人HFC地区接入网。采用本专利技术，只需每个频道使用1部HST-1001B即可，无需再编码。对条件接收系统(CAS)的授权管理，可分为付费应用和开路应用两种情况适当选择，因而，模式一能够广泛应用于有／无线前端平台的信源接收及内容整合。
它还可以通过预置的应用小程序，对TS流中的节目特定信息(Program Specific Information，PSI)选取所需的一套节目或是一组节目，直接进入下一级的再复用传输。当需要从复用的传输流节目中选取某一路进行本地接入网服务时，使用SPTS输出接口：当复用的传输流多路节目同时都需进入本地接入网服务时，可使用MPTS输出接口，将多路节目流同时再复用到接入网络中，以进一步降低成本和提高传输质量。另外编码器部分还可提供A／V输入接口，以便实现更为灵活的内容整合应用，在独立应用编码器和解码器时，可通过CX24146内置的CPU，根据人机对话的状态设置，将解码输出的 Audio／S-Video复接端口关闭，以形成互不干扰的独立编码器与解码器两部分应用，特别是形成独立应用的MPEG-2编码器，更有利于组成新的TS流节目群。
2、模式：(HST—1002B)
模式二的应用型号为HST—1002B(参考图4)。模式二与模式一的区别仅在于它是应用于通透传输的卫星节目，因而不需要插入CAM解密模块，即为无加密卡的综合卫星接收工程机，其他方面与模式一完全相同，并可以直接用于互联网上P2P视频内容服务，及无线发射前端的信源分配。
3．模式三(HST—1003B)
模式三的应用型号为HST1003B，它在数字电视地面广播新国标的前端系统中所处位置(详见图5)。节目源可来源于有线网络，这样可节省大量工程投入，特别是无需接收天线和天线场地，只要与有线数字电视运营商协调好，作为有线与无线的互补，节目运营的置换，既可十分方便地建立无线数字广播的信源播控平台。还可以利用HST—1003B内置的MPEG-2编码功能，对自编节目进行编码后的复用传输。还可以利用MPTS接口，对整组的节目包进行照传，这样一来有的复用器就可以节省下来。
模式三与模式一的根本区别在于调谐器(Tuner)，模式一针对卫星，使用DVB—S调谐器，而模式三使用DVB-C调谐器，它是对有线数字电视节目进行再整合与再利用的应用模式在有线数字电视传输中，有时也需要对多路复用的MPTS进行整体再复用的内容整合，因此保留MPTS的ASI输出，其他部分的工作原理与模式一相同。
4、模式四(HST-1004B)
模式四的应用型号为HST-1004B(图6)，与前三种模式应用环境根本不同，它为前端平台上ASI串行信号接口提供应用，所以没有调谐器，只提供由GS9074、GS9090与XC3S100E联立组成DVB—ASI输入串行化器(Serializer)。它的GS9074芯片提供输入环口，可复接多套同类设备，从而简化了有些产品必备的ASI分配器，较好地适配了阻抗和电平。模式四用于数字电视长距离传输中的SDH端站解码，及本地节目集成后的地面复用传输。模式四可对端站的TS流实现实时新节目随机插入的内容整合，还可作为独立的解码器与编码器使用，也可以作为监看的解码应用。在SDH长途传输中，采用模式四既能做到监看数字电视的视频内容，又可对本地增加的新节目进行整合的再复用，还可替换不必要的节目，重新组合成新的节目群，以便在下一阶段进行内容传送时，不必将重组的节目回传至上一站，有效节省传输资源。它的编码器功能还可以独立用于其他编码，CX24146内置CPU可以根据所设置的工作状态，隔离编码器与解码器两部分，当作为编码器／解码器分别使用时，既可提供多套节目(MPTS)完整照传，也可提供单一节目(MPTS)的ASI串行输出，提高了应用的灵活性。
模式五(HST—1005B)
模式五的应用型号为HST1005B，它用于数字电视前端平台上的集中监控，实质上是一个ASI输入接口的TS流解码器，详见图7。在国内，以往用于节目播出前端平台的音频／视频内容的实时效果监看，是在传输复用器的输出端复接QAM调制器，经混合器把多组调制器的多支TS流分配到有线传输的64～860MHz频率段上，再以机顶盒调谐到所需监看的频道解码为A／V信号，供给多画面分割器，以大屏幕显示器集中显示播出音频／视频的实时工作状态(如图7中红线范围内的系统设置)。如果监视频道多，所使用的QAM调制器就多，为了保护传输复用器输出信号能够适配各个QAM调制器的输入电平，还需要增加ASI电平分配器，不仅工程繁杂，而且成本也高。如果采用模式五的HST—1005B，再配合多画面分割显示器，就可以在大屏幕上直接显示实时节目的工作状态和内容状态。
6．模式六(HST—1006B)
模式六的应用型号为HST-1006B，与模式五相同，都是为了实时监视TSI流的工作状态和内容状态，所不同的是，模式五是用于数字电视前端平台上的内容和播出进行集中显示监视，模式六是用于SDH传输端站的工作状态和内容状态进行实时集中监视与显示，详见图8。
7、模式七与模式八(HST—1007B，1008B)
2006年3月，我国拥有自主知识产权的第二代信源编码体系AVS中的视频部分(P2)正式成为国家标准，比MPEG-2压缩效率提高2～3倍，专为针对高清晰度数字电视和多媒体视频应用而设计。模式七利用AVS标准的编码芯片组成由卫星传输的数字电视节目信号，可不必经过“DVB overIP”打包，直接进入互联网站以P2P技术广播／组播多媒体视频业务，或以无线的WAP网站，开展手机电视的多媒体业务，但AVS-P2的产业化目前尚未完成，现在只有解码芯片，编码芯片将于2007年下半年提供，而且AVS的音频部分(P3)和系统部分(P1)的标准还未颁布。因此，只要AVS编码芯片产业化完成，既可依据模式七与模式八的方案试验样机。它的工作原理与模式一基本相同，只是编码器部分采用了我国自主知识产权的编码芯片组，大大降低产品及运营成本，获得更大的竞争优势。由于AVS标准具有十分广阔的应用前景，故对AVS编码部分也设置了A／V的模拟输入，以便适应更多的视频应用环境。参照图9。
模式八与模式七的工作原理并无根本区别，只是调谐器有所不同，应用环境也有所不同，模式七应用于卫星传输环境，模式八应用于有线传输环境。模式七采用DVB-S的接收调谐器，内置接收卫星天线，它对经调频头变频后射频中频范围进行调谐，同时解调QPSK数字调制，还原为TS流后，进入CAM解密模块，经SC智能卡解密和模块内节目解扰，最后经解码主芯片完成解码过程，因而模式七是经卫星传输的节目内容对多媒体应用的节目内容整合，目的是把经卫星传输的视频节目在互联网或无线网播出，而模式八的调谐器是DVB-C的接收调谐器，它是对有线网络RF传输的数字电视信号进行调谐接收，通过QAM数字调制，再经CAS条件接收系统加密与加扰，而后是与模式七同样的解码过程，并进行AVS编码。它提供了有线付费电视与IPTV，与NTV之间的节目内容联系，可以为内容供应商开辟新型的商业运营模式。模式七与模式八的IPTV系统应用详见图10。
一旦能够提供AVS编码芯片，这两种模式的生命力将远远大于前六种。而且，这两种应用模式仍然在本技术的专利保护权益之中，并可能出现其他更多的应用模式。
小结
该专利产品在电气结构和工艺制造上，经来自韩国三星和Humax公司技术团队对电路与结构的优化，使它的8种工作模式顺利通过系统检测，验证了在保证数字电视系统传输质量的前提下，既达到简化系统又能够灵活运用，最重要的特点是大为降低了前端系统的造价。倘若以100套频道节目的基本规模测算，如果不包括不可调控因素较大的CAS，前端平台的主要部分：编码、复用、EPG编辑与播发、播出管理及播控显示，选择进口设备时约需622万元，选择国产设备时约需286万元。而采用本技术装备后，为了与国际水平比较，复用器采用进口设备，全系统仅需293万元，比进口全系统降低成本53％，如果复用器采用国产设备时只需要226万元，比其他国产系统造价低21％，但技术指标和和维护便利度却达到国际水平。
由此可以断定，该产品特别有利于投资捉襟见肘的中小型前端平台的建设，它能以最小的投资获取快速的高产回报。